报告题目：原子分辨率解析氮化物陶瓷的结构和性能关系
报告人：张灶利 研究员 奥地利科澳门博彩
主持人（邀请人）：张侃教授
报告时间：2026年8月10日 10:30-11:30
报告地点：唐敖庆楼D区429学术报告厅
主办单位：汽车材料教育部重点实验室 未来科学国际合作联合实验室 澳门博彩
摘要：材料的宏观力学行为本质上受控于其微观缺陷结构。随着高级的球差校正电子显微镜及相关表征技术的发展，缺陷（如位错、孪晶、层错、空位等）的原子构型与演化机制得以精准解析，从而在更深层次上建立了“缺陷结构-力学性能”的关联机制。本报告将展示我们在氮化物涂层研究方面的一些进展，聚焦议题是氮化物陶瓷的强化和变形新机制。简单的可以概况为：(i)层错强化机制--通过纳米压痕实验与原子分辨表征，在氮化物陶瓷多层结构中首次发现层错可显著提升材料强度；(ii)空位诱导变形机制--揭示空位调制结构引发的单胞尺度晶格扰动（如局域晶格剪切/膨胀），作为陶瓷的变形载体，进而主导陶瓷的全新变形模式；(iii)孪晶增韧机制--我们实现在氮化物中引入高密度的孪晶，从而达到陶瓷中强化和韧化。这些实验观察和研究为高性能陶瓷的缺陷工程设计提供了理论基础。
Atomic-Scale Insights into Structure–Property Relationships in Nitride Ceramics
The macroscopic mechanical behavior of materials is fundamentally governed by their microstructural defect structures. With advances in aberration-corrected electron microscopy and related characterization techniques, the atomic configurations and evolution mechanisms of defects—such as dislocations, twins, stacking faults, and vacancies—can now be precisely resolved. This enables a deeper understanding of the intrinsic correlation between defect structures and mechanical properties. This report presents our recent progress in nitride coatings, with a focus on novel strengthening and deformation mechanisms in nitride ceramics. The key findings can be summarized as follows: (i) Stacking fault strengthening mechanism — Through nanoindentation experiments combined with atomic-resolution characterization, we demonstrate for the first time that stacking faults in multilayer nitride ceramics can significantly enhance material strength. (ii) Vacancy-induced deformation mechanism — We reveal that vacancy-mediated structures induce unit-cell-scale lattice disturbances, which act as carriers of deformation and thereby give rise to a fundamentally new deformation mode in nitride ceramics. (iii) Twinning-induced toughening mechanism — We successfully introduce a high density of twins into nitrides, achieving simultaneous strengthening and toughening of ceramics. These experimental observations and findings provide a solid foundation for defect engineering in high-performance ceramics.
报告人简介：张灶利，奥地利科澳门博彩资深研究员。1988年毕业于阜新矿院材料及热处理学专业，1993年和1997年分别获北京科技大学材料物理专业硕士和博士学位。1998至2000在中国科澳门博彩物理所北京电镜中心从事博士后研究，2000至2008在德国马普学会金属所、德国弗利兹哈勃研究所、德国乌尔姆大学从事研究工作。2008年起在奥地利科澳门博彩埃瑞克·史密德（Erich Schmid）材料所任材料显微结构课题组组长。2011年获莱奥本矿业大学教授资格，并担任博士生导师。2011年获法国马赛大学终身教授之邀，2011年10月起晋升为奥地利科澳门博彩终身研究员，2021年入选教育部人才计划讲席学者。作为主要的项目研究者，承担德国自然科学基金项目（DFG）、德国联邦教育与研究项目（BMBF）、欧盟委员会等多个研究项目。作为PI，近10年来独立主持奥地利自然科学基金（FWF）7项，奥地利研究促进基金（FFG）3项，奥地利教育科学部国际合作基金若干项，2017年获得奥地利科澳门博彩创新基金奖励。培养博士6名，博士后6名、硕士若干名。主要的研究方向集中在：材料的电子显微学，氮化物陶瓷、块体金属及合金纳米晶材料、功能氧化物薄膜材料、结构材料的界面和缺陷结构及其和性能的关联性研究。研究成果在Science、Nature Communicators、Acta Materialia、Advanced Material、Physcial Review B等期刊上发表。共计发表SCI文章近200篇，获美国陶瓷协会颁发的Edward C.Henry奖。
